有机太阳能电池测试系统研究

论文摘要

随着科学技术日新月异,通过发现新材料和改进制作工艺,使得有机太阳能电池的转化效率不断提高、成本不断降低。虽然有机太阳能电池具有化合物结构可设计性、材料质量轻、制造成本低、加工性能好、便于大面积应用等优点,但目前有机太阳能电池的转化效率低、稳定性差。完善的测试系统可以确定影响有机太阳能电池转换效率和稳定性因素,有助于有机太阳能电池特性研究。本文针对这一需求,进行了有机太阳能电池测试系统研究,主要研究工作如下：1.基于有机太阳能电池等效电路模型,分析有机太阳能电池特性。研究有机太阳能电池等效电路模型,对单指数等效电路模型与双指数等效电路模型进行比较。经过比较发现双指数等效电路模型更适合有机太阳能电池特性的模拟和表征参数的计算分析。2.在分析有机太阳能电池特性的基础上,制定有机太阳能电池测试实施方案。有机太阳能电池测试系统测试项目包括光辐照度、温度和被测电池的输出特性。整个测试系统设计分为硬件设计和软件设计。3.本测试系统硬件部分包括太阳光模拟器、输出特性测试电路、数据采样和处理电路以及上位机。鉴于固态有机太阳能电池光谱响应特性,选用脉冲氙灯作为本测试系统的太阳光模拟器。利用四线法测量被测电池的伏安特性,可以消除引线电阻和接触电阻。选用MOS管作为可变电阻,可以实现自动连续可调、精度高。本系统旨在实现实时控制和在线测量,选用STC89C52RC作为核心微处理器,STC89C52RC是一款高速、低功耗和超强抗干扰的增强型8位8051单片机。4.本测试系统的软件部分包括系统控制程序、光强采样控制程序、温度采样控制程序、串口通信程序和曲线拟合等。测试系统的软件部分有利于人机交互,用户通过操作可视化界面实现自动控制。5.进行了测量实验,并对影响测试系统因素进行了误差分析,本论文最后给出了相应减小误差的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外发展概况
• 1.3 有机太阳能电池测试系统实施方案
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 有机太阳能电池
• 2.1 有机太阳能电池简介
• 2.1.1 体异质结太阳能电池
• 2.1.2 有机小分子双层太阳能电池
• 2.2 有机太阳能电池机理
• 2.3 有机太阳能电池伏安特性和特征参数计算
• 2.4 有机太阳能电池等效电路
• 2.4.1 单指数电路模型
• 2.4.2 双指数电路模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 有机太阳能电池测试原理
• 3.1 测试入射光辐照度
• 3.2 测试温度
• 3.3 测试太阳能电池输出特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 有机太阳能电池测试系统硬件设计
• 4.1 太阳光模拟器
• 4.2 数据采样电路
• 4.2.1 电压采样电路
• 4.2.2 电流采样电路
• 4.2.3 温度采样电路
• 4.2.4 光辐照度采样电路
• 4.3 数据处理和传输电路
• 4.4 本章小结
• 第五章 有机太阳能电池测试系统软件设计
• 5.1 数据采样控制程序
• 5.1.1 电压和电流采样控制程序
• 5.1.2 光辐照度采样控制程序
• 5.1.3 温度采样控制程序
• 5.2 串行通信程序
• 5.3 上位机软件
• 5.4 本章小结
• 第六章 测量结果与误差分析
• 6.1 测量结果
• 6.2 误差分析
• 6.2.1 曲线拟合误差
• 6.2.2 霍尔传感器不等位电势和温度漂移误差
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读硕士期间参与的课题与发表的论文